【大一輪復習講義】(人教版化學)2022新高考總復習課時作業(yè)-4-1無機非金屬材料的主角-硅-

課時作業(yè)(十三)無機非金屬材料的主角——硅(本欄目內(nèi)容，在同學用書中以獨立形式分冊裝訂！)1．下列所列各物質(zhì)的用途不正確的是()A．分子篩：吸附劑、催化劑B．硅膠：干燥劑、吸附劑、催化劑載體C．碳化硅：砂紙、砂輪D．硅酸：黏合劑、耐火材料解析：硅膠和分子篩均為疏松多孔物質(zhì)，表面積大，可作為吸附劑以及催化劑的載體等，A、B項正確；碳化硅硬度大，可制作砂紙、砂輪等，C項正確；硅酸不能作耐火材料，D項錯誤。答案：D2.硅單質(zhì)及其化合物在材料領域始終扮演重要角色。下列敘述中，不正確的是()A．石英可用來制作工藝品B．硅單質(zhì)可以用來制造太陽能電池C．硅單質(zhì)是制造玻璃的主要原料D．水玻璃可用作黏合劑和防火劑解析：石英又稱水晶，寶石級水晶可用來制作工藝品，A項正確；硅單質(zhì)是良好的半導體材料，可用來制造太陽能電池，B項正確；制造玻璃可用石英，而不是硅單質(zhì)，C項錯誤；水玻璃是硅酸鈉的水溶液，可用作黏合劑和防火劑，D項正確。答案：C3．除去下列物質(zhì)中雜質(zhì)的試劑或方法錯誤的是()A．CO2中混有少量的CO——通入氧氣后點燃B．CO2中混有少量SO2——通過酸性KMnO4溶液、濃硫酸，洗氣C．SiO2中混有少量石灰石——加入足量鹽酸，過濾D．CO中混有少量CO2——通過氫氧化鈉溶液、濃硫酸，洗氣解析：A項，少量CO在CO2中無法燃燒，且通入氧氣多了，會引入新的雜質(zhì)，通入氧氣少了，無法除盡CO，錯誤。答案：A4．能證明碳酸的酸性比硅酸強的事實是()A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能與水直接反應生成硅酸B．在高溫條件下，SiO2和Na2CO3能發(fā)生反應：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑C．SiO2的熔點比CO2的高D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色膠狀沉淀(白色膠狀沉淀為H2SiO3漸漸聚合而成的硅酸溶膠)解析：物質(zhì)酸性強弱的比較，可通過“強酸制弱酸”原理進行推斷。答案：D5．下列離子方程式不正確的是()A．向燒堿溶液中通入過量的二氧化碳：2OH－＋CO2=COeq\o\al(2－,3)＋H2OB．向純堿溶液中通入足量的二氧化碳：COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)C．向水玻璃中通入少量二氧化碳：SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)D．向氫氧化鈉溶液中加入硅：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑解析：向燒堿溶液中通入過量的CO2的離子方程式為OH－＋CO2=HCOeq\o\al(－,3)，A項錯誤。答案：A6．將足量CO2氣體通入水玻璃(Na2SiO3溶液)中，然后加熱蒸干，再在高溫下充分灼燒，最終得到的固體物質(zhì)是()A．Na2SiO3 B．Na2CO3、Na2SiO3C．Na2CO3、SiO2 D．SiO2解析：將足量CO2氣體通入水玻璃中，發(fā)生反應：2CO2＋Na2SiO3＋2H2O=H2SiO3↓＋2NaHCO3；加熱蒸干高溫灼燒時發(fā)生反應：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2；2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O；SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑，各反應物存在如下關系，H2SiO3～2NaHCO3，H2SiO3～SiO2,2NaHCO3～Na2CO3～SiO2，由上述關系可知，最終所得固體物質(zhì)是Na2SiO3，故選A項。答案：A7．石棉是一類價格低廉的硅酸鹽材料，但是有毒，能使人患肺癌。一種叫礦青石棉的化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2。它用稀硝酸溶液處理時，還原產(chǎn)物只有NO，下列說法正確的是()A．該物質(zhì)中Fe元素的化合價為＋2，它屬于硅酸鹽B．該物質(zhì)的化學組成可表示為Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2OC．1mol該物質(zhì)能和18molHNO3恰好反應，也能與含18molHCl的鹽酸恰好反應D．這種石棉屬于新型無機非金屬材料解析：由化合物中正負化合價代數(shù)和等于0可知Na2Fe5Si8O22(OH)2中的Fe顯＋2價和＋3價，且＋2價與＋3價的Fe的物質(zhì)的量之比為3∶2，可將該硅酸鹽寫成氧化物的形式Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O，由此化學式可知1mol該物質(zhì)能和18molHNO3(其中1mol被還原，SiO2與HNO3不反應)反應，也能與含14molHCl的鹽酸(SiO2與鹽酸不反應)反應，該石棉不屬于新型無機非金屬材料。答案：B8．二氧化硅(SiO2)又稱硅石，是制備硅及其化合物的重要原料，硅及其化合物的轉(zhuǎn)化見下圖。下列說法中正確的是()A．SiO2既能與HF反應，又能與NaOH反應，屬于兩性氧化物B．SiO2和Si都是光導纖維材料C．在硅膠中加入CoCl2可顯示硅膠吸水是否失效D．圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是非氧化還原反應解析：兩性氧化物的定義為：與酸和堿反應均生成鹽和水的氧化物，SiO2與HF反應得到的SiF4不屬于鹽類，A項錯誤；SiO2是光導纖維材料，Si為半導體材料，B項錯誤；CoCl2在吸水和失水狀態(tài)下顯示不同的顏色，C項正確；制取Si的過程中涉及了氧化還原反應，D項錯誤。答案：C9．已知A是一種單質(zhì)，在肯定條件下可發(fā)生如圖所示的轉(zhuǎn)化關系，則下列敘述正確的是()①A可能是鋁或硅②A只可能是金屬單質(zhì)③D是一種兩性物質(zhì)④D晶體熔點極高A．①②③ B．①②④C．②③ D．①④解析：在中學階段，與強堿溶液反應有H2產(chǎn)生的常見單質(zhì)只有Si與Al，對應Na2SiO3和NaAlO2轉(zhuǎn)化成的H2SiO3和Al(OH)3均為白色膠狀沉淀，它們煅燒后生成的SiO2和Al2O3也均為白色固體，故D選項正確。答案：D10．向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO2氣體，當通入氣體8.96L(0℃，1.01×105Pa)時馬上停止，則這一過程中，溶液中離子的總物質(zhì)的量與通入CO2氣體的體積關系圖像正確的是(氣體的溶解和離子的水解忽視不計)()解析：當未通入CO2氣體時，溶液中的離子為0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；當通入2.24LCO2氣體時，發(fā)生反應①Ba2＋＋CO2＋2OH－=BaCO3↓＋H2O，此時溶液中的離子為0.2molNa＋、0.2molOH－；當通入4.48LCO2時，發(fā)生反應②2OH－＋CO2=COeq\o\al(2－,3)＋H2O，此時溶液中的離子為0.2molNa＋、0.1molCOeq\o\al(2－,3)；當通入6.72LCO2時，發(fā)生反應③COeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=2HCOeq\o\al(－,3)，此時溶液中的離子為0.2molNa＋、0.2molHCOeq\o\al(－,3)；當通入8.96LCO2時，發(fā)生反應④BaCO3＋CO2＋H2O=Ba(HCO3)2，此時溶液中的離子為0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molHCOeq\o\al(－,3)。對比圖像可知選項C正確。答案：C11．世博會中國館——“東方之冠”由鋼筋混凝土、7000多塊紅色鋁板和1200多塊玻璃等建成。(1)鋁________(填“是”或“不是”)紅色的，鋁板和玻璃均易被燒堿腐蝕，緣由是________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(用化學方程式表示)(2)生產(chǎn)硅酸鹽水泥和一般玻璃都需要用到的主要原料是__________。(3)石英玻璃化學穩(wěn)定性強、膨脹系數(shù)小，是一種特種玻璃，石英玻璃的主要成分是________________；有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)實際上不是硅酸鹽材料，而是一種__________(選填“橡膠”、“纖維”或“塑料”)。答案：(1)不是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(2)CaCO3(3)SiO2塑料12．已知A～I有如下所示的轉(zhuǎn)化關系：已知：①單質(zhì)E可作為半導體材料；②化合物F是不能生成鹽的氧化物；③化合物I能溶于水，呈酸性，它能夠跟氧化物A發(fā)生反應。④2F2＋2H2O=4HF＋O2據(jù)此，請?zhí)羁眨?1)化合物F是________。(2)化合物I是________。(3)反應①的化學方程式是________________________________________________________________________。(4)寫出I的水溶液與A反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：由已知①及現(xiàn)階段所學學問知E為Si，再依據(jù)反應①知A為SiO2，B為C，F(xiàn)為CO。由已知③知I為HF，結合已知④和反應④知C為H2O，D為F2，H為O2。由反應②C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2知G為H2，經(jīng)反應③驗證之。因此A～I分別為SiO2、C、H2O、F2、Si、CO、H2、O2和HF。答案：(1)CO(2)HF(3)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑(4)4HF＋SiO2=SiF4↑＋2H2O13．硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：(1)1810年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是________________________________________________________________________。(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)一般玻璃的主要原料有________________________________________________________________________。(3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎材料。工業(yè)上提純硅有多種技術路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下：發(fā)生的主要反應電弧爐SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(1600～1800℃))Si＋2CO↑流化床反應器Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2還原爐SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________；碳化硅又稱__________，其晶體結構與________相像。②在流化床反應的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和________________________________________________________________________。物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4沸點/℃235557.631.88.2－30.4－84.9－111.9③SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為__________。(4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)供應部分原料，這些原料是____________。解析：(1)反應物是二氧化硅、木炭和鐵，所得“金屬”應是鐵的合金。(2)生產(chǎn)一般玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂。(3)①SiC又名金剛砂，與金剛石或晶體硅具有相像的結構。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常溫下呈液態(tài)，會成為雜質(zhì)。由于SiCl4與SiHCl3沸點相差較大，因此可用蒸餾的方法進行分別。③SiHCl3完全水解的化學方程式為SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋H2↑＋3HCl↑。(4)氯堿工業(yè)的產(chǎn)品是NaOH、H2、Cl2，其中H2、Cl2反應可制備HCl。H2、HCl都是制備硅工藝中的原料。答案：(1)含有硅、碳的鐵合金(或硅鐵)(2)石英砂、純堿和石灰石(3)①SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑金剛砂金剛石(或單晶硅)②精餾(或蒸餾)③H2SiO3、H2、HCl(4)H2、HCl14.硅及其化合物在自然界廣泛存在并被人類應用。(1)氮化硅膜與二氧化硅膜相比較具有表面化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點，故氮化硅膜可用于半導體工業(yè)?？梢杂肗H3和SiH4(硅烷)在肯定條件下反應，并在600T的加熱基板上生成氮化硅膜：3SiH4＋4NH3肯定條件,Si3N4＋12H2以硅化鎂為原料制備硅烷的反應和工業(yè)流程如下：反應原理：4NH4Cl＋Mg2Sieq\o(=,\s\up7(常溫),\s\do5(常壓))4NH3↑＋SiH4↑＋2MgCl2(ΔH<0)①NH4Cl中的化學鍵類型有______________，SiH4的電子式為______________。②上述生產(chǎn)硅烷的過程中液氨的作用是________________________________________________________________________。③氨氣是重要的工業(yè)原料，寫出氨氣發(fā)生催化氧化反應生成NO的化學方程式________________________________________________________________________，試驗室可利用如下圖所示裝置完成該反應。在試驗過程中，除觀看到錐形瓶中產(chǎn)生紅棕色氣體外，還可觀看到有白煙生成，白煙的主要成分是____________。(2)三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)難溶于水，在醫(yī)藥上可做抗酸劑。它除了可以中和胃液中多余酸之外，生成的H2SiO3還可掩蓋在有潰瘍的胃表面，愛護其不再受刺激。三硅酸鎂與鹽酸反應的化學方程式為________